LNG加气站自控专业设计和逻辑控制基本要求分析

张涛

摘 要：LNG作为车用燃料具有清洁、经济和能量密度大的优点，能够推进汽车燃料清洁化，减少汽车尾气排放量，提高环境质量。近年来，我国的LNG加气站发展迅速，在LNG加氣站施工图设计过程中，自控专业是重要的组成部分，在国家最新标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012（2014版）中，对于自控专业仅提出了报警系统和紧急切断系统的基本要求，本文结合LNG加气站实际设计和运行经验，总结归纳了自控专业设计的基本内容和逻辑控制要求。

关键词：LNG自动控制系统;设计;逻辑控制

1 自控专业设计范围

LNG加气站自控设计范围包括一次仪表就地指示、一次远传仪表、阀门控制、可燃气体泄露分析报警及加气站控制系统设计。LNG泵橇、卸车组合橇、BOG加热橇及LNG储罐等配带仪表及橇体控制柜均由橇体厂家集成商配套提供，并负责将橇内所有仪表、阀门引线至橇体防爆接线箱;将储罐区阀门引线至LNG储罐防爆接线箱。设计一般负责从接线箱至控制室电缆选型及敷设。自控设计满足工艺生产参数要求，对加气站内所有工艺运行参数实现显示、控制、联锁、报警、记录等功能。并保证监控系统的平稳、安全、可靠、高效的运行和科学现代的管理。

2 控制系统组成

LNG加气站自动控制系统包括：工艺管网控制系统、LNG泵橇控制系统、可燃气体泄漏分析报警系统、加液机控制和IC卡收费管理系统、仪表风系统、火灾检测与报警系统等，各控制系统既具有独立的控制功能，又通过计算机通讯网络实现上位工控机集中监控管理功能。现场各种数据通过可编程序控制器采集，远传到控制室的计算机进行集中管理。同样计算机的控制命令传送到可编程序控制器，对各种设备进行控制。

2.1 工艺管网控制系统

主要包括储罐及工艺管网及设备运行参数的采集、显示、报警、控制、监控等功能，LNG储罐进出管路设置紧急气动切断阀，紧急气动切断阀与储罐液位、压力、紧急切断等信号联锁，并将检测的状态信号送入计算机监控系统以实现数据的采集、显示、报警、控制、监控等功能。

2.2 LNG泵橇控制系统

LNG泵橇控制由设备厂家成套提供，泵橇配套一台控制柜，采用可编程序控制器控制系统实现对泵橇运行状态进行全过程监控和管理，主要包括阀门状态、温度和压力等数据、信号、故障显示和诊断等;文本显示器位于控制盘，实时显示运行信息，保证泵橇正常运行。

2.3 可燃气体泄漏分析报警系统

站内设置独立的可燃气体报警控制系统。在工艺装置区、加气岛等区域设置可燃气体探测器，各探测器检测信号远传至控制室可燃气体报警控制器，实现显示、报警和联锁功能。当探测区域燃气泄漏浓度达到爆炸下限的20%时现场和控制室声光报警，控制器上显示报警时间和报警位置。报警数据通过报警控制器上传至上位机，在上位机显示各报警时间及报警值。

2.4 加液机控制和IC卡收费管理系统

加液机控制系统主要任务是对车载气瓶的加液控制，发出对LNG潜液泵的启停、调压控制信号;完成对加液量和回液量的计量，在加液过程中完成对流量计和管路中的残存液体的预冷控制和排空;并将站内各汽车加液机的流量信号传送至收费室IC卡管理计算机系统，实现自动记帐、报表统计及核算、提高销售效率。

2.5 仪表风系统

采用压缩空气作为主气源，经过滤、除油除水、干燥后分别引至工艺装置区各气动仪表处，瓶装氮气作为备用气源。

2.6 火灾检测与报警系统

在加气区、LNG工艺装置区、LNG卸车区等可能发生火灾的场所设红外/紫外火焰探测器，防爆手动报警按钮及防爆声光报警器。现场探测到火灾时，火灾报警控制器发出报警信号，现场防爆声光报警器报警，提示工作人员确认火情，启动全站紧急关断系统和消防措施。

在站房各房间设置感烟（感温）探测器，走廊设置声光报警器、手动报警按钮，当发生火灾时，在控制室火灾控制器进行报警。火灾报警控制器布置于控制室，挂墙安装。

3 控制室设计

站内设置控制室，控制室具有对加气站的控制管理功能，控制室内安装LNG泵橇控制柜、站控控制柜、可燃气体报警控制器、上位工控机等控制设备，实现全站的集中控制管理。控制室内地面敷设抗静电活动地板。

4 自控专业与其他各专业配合的一般要求

LNG自控专业设计过程中涉及的其他专业有工艺、土建、给排水、消防等。LNG加气站的设备主要由设备厂家提供，设备厂家应提供电气接线图、工艺流程图、设备尺寸接口图和设备基础图等设备相关资料。在设计过程中，工艺专业向自控专业提供工艺流程图、检测要求、控制和联锁要求等，自控专业根据上述要求进行专业的设计工作。自控专业向工艺专业提供安装的仪表接口尺寸、位置等条件，工艺专业根据自控专业的要求配管、确定仪表用的根部阀、取压管等设备的规格和型号。自控专业向土建专业提供控制柜的安装位置、尺寸，预留孔洞的位置、大小和接地系统的埋设要求等。给排水和消防专业要将防护堤集液池和消防泵房的相关控制和联锁要求提给自控专业。只有各专业充分配合，才能更好的完成LNG加气站的设计任务。

5 LNG加气站逻辑控制基本要求

①可燃气体检测报警逻辑：站内任意一个可燃气体检测器检测甲烷浓度达到甲烷爆炸下限的20%时，控制室和现场声光报警提示;②储罐内液位报警逻辑：当罐内液位达到容积的85%时，发出声光报警，现场控制盘指示灯报警，达到90%时联锁关闭相应储罐进液阀，并停止卸液用LNG潜液泵工作。当罐内液位降到10%时，发出声光报警信号，液位降到5%时，发出声光报警，联锁关闭相应罐出液阀，并停止加液用LNG潜液泵工作;③储罐内压力报警逻辑：当压力超过设定值时，发出声光报警，并与放散控制阀联锁;④环境温度低温报警逻辑：当防液堤内环境温度比控制室外环境温度低10℃时，发出声光报警;⑤仪表气源压力报警逻辑：仪表气源压力大于或小于设定值时，声光报警;⑥卸车处防静电接地仪的报警及联锁逻辑：当报警时，联锁关闭LNG低温泵;⑦BOG加热橇加热器后管道温度检测报警：BOG加热橇加热器后管道温度>20℃，声光报警指示（提示关闭加热器）。BOG加热橇加热器后管道温度<5℃，声光报警指示（提示打开加热器）;⑧防护堤集液池液位报警逻辑：防护堤集液池潜水泵在自动状态下，集液池内液位超过设定值时，联锁启动集液池内潜水泵;集液池内液位低于设定值时，联锁关闭集液池内潜水。防护堤内环境温度或防护堤内可燃气体探测器有报警输出时，禁止启动集液池内潜水泵（自动联锁与手动操作全部禁止）;⑨消防泵房集水坑液位报警逻辑：消防泵房集水坑潜水泵在自动状态下，集水坑内液位超过设定值时，联锁启动集水坑内潜水泵;集水坑内液位低于设定值时，联锁关闭集水坑内潜水泵;⑩消防水池液位报警逻辑：消防水池液位低于或高于设定值时，闪光声音及报警指示;?紧急切断控制逻辑：紧急情况下，按下加气区急停操作柱的急停按钮或控制室PLC控制柜上急停按钮或卸车组合橇上急停按钮。同时切断所有气动紧急切断阀（放散气动阀除外），并联锁关闭LNG潜液泵;?火灾检测与报警逻辑：现场探测到火灾时，火灾报警控制器和感烟（感温）探测器发出报警信号;?加臭装置逻辑控制：根据BOG加热橇内流量计瞬时流量按比例加臭（20mg/Nm3）。加臭剂罐容低于总容量的10%，声光报警信号。

参考文献：

[1] GB50156-2012（2014版）.汽车加油加气站设计与施工规范[S].北京：中海石油气电集团有限责任公司，2012.

[2] GB50093-2013.自动化仪表工程施工及质量验收规范[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2013.

[3] HG/20508-2014控制室设计规范[S].北京：中华人民共和国工业和信息化部，2014.